无机材料的塑性形变.ppt

1、1.2 无机材料的塑性形变 塑性：使固体产生变形的力，在超过该固体的屈服应力后，出现能使该固体长期保持其变形后的形状或尺寸，即非可逆性能。 塑性形变：一种在外力移除后不能恢复的形变。 材料经塑性变形而不破坏的能力叫延展性。 无机材料的塑性形变比金属困难，在常温时大都缺乏延展性。,1.2 无机材料的塑性形变,Kbr和MgO晶体弯曲试验的应力-应变曲线,ZrO2晶粒具有3种同质异构体，即立方晶相、四方晶相和单斜晶相。各相稳定存在的大致温度范围是：立方相大于2300，四方相大于1100，单斜相小于1100。在烧成温度下，ZrO2颗粒一般以四方相存在。当冷却到某一温度时，即发生相变，转变成单斜ZrO2

2、，并伴随着一定的体积膨胀和晶粒形状的变化。但是当ZrO2颗粒弥散在其他陶瓷基体中，受到周围基体的束缚时，它的相变也受到抑制有可能使四方ZrO2保持到室温。只有在基体受到外力作用，使基体对ZrO2颗粒的束缚作用松弛后，才触发了它向单斜相转变，从而达到相变增韧的效果。,1.2.1 晶体的塑性形变,晶体中塑性形变的两种基本方式：滑移和孪晶。在晶体中最常见的是滑移。 孪晶是指两个晶体（或一个晶体的两部分）沿一个公共晶面（即特定取向关系）构成镜面对称的位向关系，这两个晶体就称为“孪晶”，此公共晶面就称孪晶面。（P18),（补充知识）柏氏回路与柏氏矢量：,柏氏矢量可通过柏氏回路（Burgers circu

3、it）来确定。在含有位错的实际晶体中作一个包含位错发生畸变的回路，然后将这同样大小的回路置于理想晶体中，此时回路将不能封闭，需引一个额外的矢量b连接回路，才能使回路闭合，这个矢量b就是实际晶体中位错的柏氏矢量。,柏氏矢量反映位错区域点阵畸变总累积的大小。柏氏矢量越大，位错周围晶体畸变越严重。柏氏矢量方向代表滑移方向，其大小一般是一个原子间距。,a,b,c,1,-,结 论 位错运动理论说明，无机材料中难以发生塑性形变。当滑移面上的分剪应力尚未使位错以足够速度运动时，此应力可能已超过微裂纹扩展所需的临界应力，最终导致材料的脆断。,考虑位错在运动过程增殖，通过边界位错数为cn个，c为位错增殖系数。

4、每个位错在晶体内通过都会引起一个原子间距滑移，也就是一个柏格斯矢量(b)，单位时间内的滑移量： cnb/t= L /t（将位错运动和塑性形变联系起来） 应变速率： U=d/dt= L /Lt=cnb/Lt=cnbL/L2t=vDbc,讨论： 塑性形变速率取决于位错运动速度、位错密度、柏格斯矢量、位错的增殖系数，且与其成正比。 柏格斯矢量与位错形成能有关系E=aGb2，柏格斯矢量(相当于晶体的点阵常数)影响位错密度，即柏格斯矢量越大，位错形成越难，位错密度越小。(详见P24) 金属与无机材料的柏格斯矢量比较： 金属的柏格斯矢量一般为3左右，无机材料的大，如MgAl2O4三元化合物为8，Al2O3的为5。因此，无机材料中不易形成位错，位错运动也很困难，也就难以产生塑性形变。,宏观塑性形变的必要条件： 有足够多的位错； 位错有一定的运动速度； 柏氏矢量小。,温度升高时，位错运动的速度加快，因此氧化铝在高温也有一定的塑性